挖掘地理教材资源培养学生的地理空间思维能力

2023-08-15余华明侯满福

广西教育·B版 2023年6期

余华明　侯满福

【摘要】本文以湘教版教材高一地理必修第一册、第二册为例，利用地理空间思维能力结构模型对教材探究活动栏目中的问题进行编码评估和特征分析，论述培养学生地理空间思维的教学建议：充分挖掘空间要素信息，将动态与静态空间要素相结合并建立要素间的联系；图文与实物模型工具相结合制作简易教具，加强直观演示；把握学生思维能力培养的层次定位与衔接要求，进阶式培养学生地理空间思维能力，以针对性地深挖教材资源，培养学生的地理学科核心素养。

【关键词】地理空间思维地理教材活动栏目问题评估

【中图分类号】G63 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2023）17-0079-05

地理空间思维是指运用空间概念和呈现空间关系的工具对空间事物进行分析、判断和推理的思维过程。地理空间思维能力是高中地理学科最重要的思维能力之一，主要包括地理空间定位、计算、转换、结构、建构、类比、叠合和关联能力等八大类型。教师将地理空间思维能力内化于学生的基本能力培养中，通过相关地理空间问题的解答表现和测评，可以加强学生地理空间思维能力的培养，这是落实新课标和地理学科核心素养培养的基本要求。

教材是增长知识与培养能力的载体，学生要充分了解教材内容特点。美国地理教育学者Injeong Jo（因琼·乔）和Sarah Witham Bednarz（莎拉·贝德纳兹）建立以空间概念、表征工具及推理过程等三个基本维度的地理空间能力结构模型，用来评估地理教材中的空间思维问题。不少学者在此基础上不断改进和建立新的模型，如房晓飞认为，用空间概念分析地理教材中的题目或高考试题时，虽然过程具体但内容不够全面，空间概念多而杂，因此提出用地理空间要素代替空间概念这一维度，因为空间要素更简洁而全面，用空间要素代替空间概念维度可以简化模型。此外，SOLO认知分类理论作为一种可观察的学习评价方法，特别是对学生回答问题时进行表现性评价，在评估学生的认知水平过程中得到广泛应用。教师将SOLO认知分类理论与分析模型相结合，可以有效地评估学生的思维能力和认知能力。

湘教版教材高一地理必修第一册、第二册中探究活动栏目的内容丰富多样，教师运用教材中涉及的地理空间思维问题进行问题式教学，能够有效培养学生的地理空间思维能力。依据《普通高中地理课程标准（2017年版2020年修订）》，教师在对“地理特征与差异”“地理过程与变化”内容进行考查时，应突出培养学生的地理空间格局能力，地理空间动态过程的观察、概括、归纳与趋势预测能力，以及地理空间定位、空间推理能力等。本文以湘教版教材高一地理必修第一册、第二册为例，利用地理空间思维模型对教材探究活动栏目中的“问题”进行评估，挖掘教材探究活动栏目反映的地理空间思维特征和水平，并在此基础上提出相应的教学建议。

一、地理空间思维能力结构模型解读与构建

地理空间要素主要包括空间形状、空间大小、空间方位、空间距离等，笔者在房晓飞的地理空间思维模型基础上，用SOLO认知分类评价过程代替空间感知、空间分析、空间应用维度的思维过程，构建地理空间思维能力结构模型（如下页图1所示）。由于前结构层次水平不涉及空间思维，因此笔者没有把其作为思维认知过程的二级维度，而是对其模型进行解读（如下页表1所示），即将各个维度内容设置在一个2×2×4的立体空间模型中，将地理空间要素、辅助地理空间思维、思维认知过程的工具三大主维度分别作为地理空间思维能力立体模型的坐标轴，各个次维度按照有序性分设在相应的坐标轴上，最后呈现为16个思维模块，每个模块代表一定的地理空间思维能力级别，模块对应的数字越高其代表地理空间思维能力的级别越高，如模块1表示“未使用任何辅助工具，对某个单一的空间要素，进行单点型认知思维”，是最简单级别；而模块16代表“使用合适的辅助工具，基于多个空间要素，进行拓展型认知思维”，是最高级别。仅涉及形状、大小、距离、方位等要素中某一个要素的问题归为单一空间要素类；涉及两个及两个以上要素问题的归为复合空间要素类。不需要使用地图、示意图、表格、图片等空间表征工具来回答的问题的，归为未使用工具类；反之，则是使用工具类。单点型思维认知过程类的问题只涉及一个方面，比如识别、背诵、回忆等简单思维，提问动词常为判断、说出、指出、找到等；多点型的问题涉及多个方面，如描述、举例、选择等；關联型类问题则要从整体上把握，如分析、论证、比较、理解、阐述、说明等；拓展型类问题是将所学的地理知识运用到新的领域，学生要利用相应的地理知识与案例对学习过的地理情境进行分析，如创造、预测、假设、应用等。

二、教材探究与活动栏目中问题的选取与编码

笔者运用统计分析法对湘教版教材高一地理必修第一册、第二册中探究与活动栏目中的问题进行编码统计，筛选出涉及地理空间思维能力的问题，按照一定流程进行编排（如图2所示）。值得注意的是，这里的“问题”是指教材中的相关题目，且这些题目并不一定带有问号，笔者在选取教材中的问题时，严格按照上述模型进行编排评估，只要涉及地理空间要素中的某个方面都归为地理空间思维问题。

首先，有些问题虽然没有提及地理空间要素，但隐含了其中的某些要素，比如迁移、分布、密度、边界、区域、扩展、布局、演变、环流、集聚和分散、空间结构等。例如，“分析航空配套企业在天津大型客机总装厂周边集聚的原因”“从图中你还可以获取哪些有关河流演变的信息”，这类问题应归属于地理空间思维问题；不涉及空间思维要素的问题有“科学家为什么要研究化石？”，这属于非地理空间思维问题。

其次，如果问题提供了地图（专题地图、遥感影像图等）、示意图、景观图、图表等，说明学生在解决这个问题的过程中已经使用了辅助地理空间思维的工具，如果仅使用文字材料则归为未使用工具，如“上述材料中的哪些人口流动行为属于人口迁移？”等，此类问题不涉及使用工具。

最后，对涉及地理空间思维的问题进行空间认知过程分析。对涉及两种思维认知层次的问题，归为更高层次的一类，如“读图，描述灌丛沙丘分布区域的环境特点，并分析其为何多出现在绿洲边缘”，题中的描述部分属于多点型层次，而分析部分属于关联型层次，统一归为关联型层次。

三、结果与分析

（一）教材中问题数量的统计

湘教版教材高一地理必修第一册、第二册中的探究和活动栏目一共有367个问题，其中，涉及地理空间思维的问题有130个，占35.43%（如表2所示）。必修第一册教材中的问题总数比必修第二册少，涉及地理空间思维的问题数也少，其中，必修第一册教材中，涉及地理空间思维的问题数占问题总数的35.30%；必修第二册教材中，涉及地理空间思维的问题数占问题总数的35.52%。

（二）地理空间要素维度

湘教版教材高一地理必修第一册、第二册大部分地理空间思维问题只涉及单一空间要素。地理空间思维问题涉及的主要空间要素是“方位”，其次是“大小”，“形状”相对较少。必修第一册教材突出了“距离”这个空间要素，其问题数量是必修第二册教材的5倍，与“大小”要素相当（如图3所示）。这与必修第一册教材中涉及较多自然地理事物随空间距离的演变规律有关，如植被随纬度、海陆、海拔变化而变化的规律，海水的温度、盐度、密度随纬度和深度变化而变化的规律等。从复合地理空间要素看，必修第一册教材以“方位+距离”为主，而必修第二册教材以“大小+方位”为主。

（三）辅助地理空间思维的工具维度

湘教版教材高一地理必修第一册、第二册大部分地理空间思维问题都要用辅助工具来回答，特别是必修第一册，占比在80.00%以上。但二者使用的辅助工具类型明显不同，其中，必修第一册教材以景观图和示意图为主要辅助工具，两者合计占65.91%，地图相对较少，只占6.81%；而必修第二册教材以地图为主，占比69.09%（如图4所示）。此外，约有10.00%的“问题”需运用到两种及以上的辅助工具，如“地图+示意图”“地图+景观图”或“景观图+图表”等。由此可见，绝大多数自然地理和人文地理的空间思维问题都需要使用辅助工具来解决，且自然地理更侧重使用景观图和示意图，而人文地理则更侧重地图，包括各种专题地图。

（四）空间思维认知过程维度

湘教版教材高一地理必修第一册、第二册有超过一半的地理空间思维问题属于关联型认知过程，单点型和拓展型的问题占比分别约为15.00%，多点型的问题最少（如图5所示）。这说明两本教材中的问题大部分需要在“判断和描述”基础上进一步“分析和解释”，学生应具备中等认知水平，体现学生创造、预测、假设、应用等高阶思维的拓展型地理空间思维问题比例相对较少。由此可知，学生要解决大多数地理空间思维问题，需要具备关联结构型的认知水平。

四、结论与教学建议

（一）充分挖掘空间要素信息，动态与静态空间结合建立要素间的联系

深入挖掘地理空间要素信息，有利于培养学生的观察能力。地理空间要素信息可能隐藏在题干中，也可能是题干之外的图片，即辅助地理空间思维的工具。例如，针对“黄土颗粒为什么会呈现出这种规律性的变化？”这一问题，虽然题干没有直接涉及地理空间思维的关键空间要素，但我们结合题中的黄土高原地区黄土颗粒由西北向东南粗细变化空间分布图可以看出，这道题考查学生对地理事物随距离的变化而变化规律的了解，因此，学生要特别关注必修第一册教材“自然地理”部分的“距离”空间要素。

教师在日常教学中渗透空间方位、空间大小、空间形状、空间距离等空间特性的要素信息，既可以让学生留下深刻的印象，又可以在探究活动中结合相关题目训练学生的地理空间形象思维。有学者认为，形象思维是地理学科思维的基础，而以空间定位为核心的地理空间思维是地理学科基本思维之一。笔者统计了教材探究活动栏目中的问题，从中发现“方位”这个基本空间要素出现的频率最多，可见，空间定位思维是最基本的地理空间思维。教师结合学生对空间方位的敏感性形成心理地图，有效考查学生的地理空间思维能力，訓练学生快速定位地理事物的能力，培养了学生的区域认知素养。研究结果表明，教材中大多数地理空间思维问题只涉及某一个空间要素，学生抓住了关键的空间要素信息，就可以根据要素特点找到解决相关问题的方法，而对涉及多个空间要素的问题，则需要将要素间建立联系，并综合空间要素。如动态与静态空间要素相结合，动态的空间概念有迁移、流动、扩展、环流、演变、集聚和分散等，而空间大小、形状、方位是静态的空间要素概念，充分体现地理空间的流动性和动态性特征，在人文地理学习中尤其突出。可见，将动态和静态的空间要素相结合，有助于培养学生的地理空间思维能力。

（二）图文与实物模型相结合，制作简易教具加强直观演示

湘教版高中地理新教材图文并茂，我们从教材中大量地理事物的空间分布地图可以看出，地理空间思维贯穿整个高中地理教学中，其中大量的景观图和示意图是学生解决必修第一册教材自然地理空间思维问题的主要辅助工具，而必修第二册教材则以地图为主。教师要充分利用探究活动栏目中的辅助工具培养学生的地理空间思维，在具体实施过程中可以从以下三个方面入手。第一，指导学生将地理事物与其空间位置和分布联系起来，将地理现象联系地图进行思考，以便形成正确的空间概念。第二，根据教学目标，选用反映地域性、空间性的自然地理景观图和人文地理景观图，引导学生挖掘景观图蕴含的地理空间信息。如教师在年级或班级定期举办地理摄影大赛，让学生欣赏地理空间自然美，思考景观形成的地理过程，并让学生根据景观图写出一道与地理有关的题目。另外，由于必修第二册教材中的人文地理景观图比例较小，教师可以引导学生多关注人文地理景观。第三，要指导学生制作简易模型工具，在制作过程中发现地理的空间美，培养学生动手制作地理模型的能力。教材探究活动栏目中的“问题”很少涉及使用实物模型工具，对此，教师要指导学生制作和利用地理实物模型，以培养学生的空间思维能力。

（三）把握学生思维能力培养的层次定位与衔接要求，进阶性培养学生的地理空间思维能力

湘教版教材高中地理必修第一册、第二册探究活动栏目中有关地理空间思维的培养主要以关联结构型思维问题为主，并且由单点型或多点型向关联型拓展，许多关联型空间思维问题需要在单点结构或者多点结构认知水平的基础上进一步作答，也就是说，学生在回答相关的地理空间思维问题时其思维呈进阶状态。大多数地理空间思维问题属于中等层次水平，但也有少部分高层次拓展型的空间思维问题，这与高一新生的认知水平相适应，可以满足学生的思维发展需要，为学生学习选择性必修课程打下基础。为了把握学生思维能力培养的层次定位与衔接要求，教师要进阶性培养学生的地理空间思维能力。单点型和多点型空间思维问题对学生的思维水平要求较低，教师可以训练学生识别、背诵、回忆、描述、选择、判断等简单思维，如加强识记地图、地理概念，描述空间变化，对比空间差异的训练，以提高其空间敏感性。关联结构型空间思维问题在教材中所占比例最大，常以分析、论证、阐述等行为问题出现，学生要找出该空间事物的地理要素，分析各个要素的影响因素，并建立各个要素间的地理联系。拓展型空间思维问题注重培养学生的创造性思维，教师要引导学生对同一地理事物不同方面及不同地理事物进行类比，培养学生的发散思维和类比思维。

本文对湘教版教材高一地理必修第一册、第二册探究与活动栏目中的问题进行编排评估和特征分析，培养学生的地理空间思维能力。在今后的研究中，我们还可以结合选择性必修课程和选修课程进行纵向、横向比较，充分挖掘教材资源，制订和实施有针对性的教学设计，培养学生地理空间思维能力，从而切实提升学生的地理学科核心素养。

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